2 Расчет горения топлива

По заданию курсовой работы, источником тепловой энергии является мазут марки 80, характеристика которого представлена в таблице 1.

Таблица 2.1 – Характеристика жидкого топлива

Марка топлива	Плотность, кг/м3	Горючая масса				Рабочее топливо
		Сг, %	Нг, %	Sг, %	(Oг+Nг), %	, кДж/кг	Ар, %	Wp, %	, кДж/кг
Мазут марки 20	990 – 1000	87,6	10,6	0,8	1	40486- 40360	0,2	3,0	39146

Расчёт горения производится по рабочей массе топлива, поэтому заданный состав жидкого топлива пересчитывают на рабочую массу. Для этого используют формулы пересчёта, с помощью которых определяют коэффициент пересчета в зависимости от исходного состава топлива. Это коэффициент определяют по следующей формуле [4]:

, (2.1)

где – содержание золы в рабочей массе, %;

– содержание влаги в рабочей массе мазута, %.

В соответствии с таблицей 1 процентные содержания золы и влаги в рабочей массе соответственно равны: = 0,2%; = 3,0%.

Тогда коэффициент пересчета по формуле (2.1) равен:

Составляющие топлива по рабочей массе определяют следующим образом:

, (2.2)

где – содержание элемента Х в топливе по рабочей массе, %;

– содержание элемента Х в топливе по горючей массе, %

k – коэффициент пересчета.

Состав топлива по рабочей массе по формуле (2.2) равен:

Для определения содержания кислорода и азота по рабочей массе необходимо задаться их соотношением по горючей массе. В соответствии с таблицей 1 . Принимается ; . Тогда:

Проверка правильности пересчета производится суммированием составляющих:

Пересчет произведен правильно.

1. Аналитический расчет методом молекулярных объемов

2.1.1 Определение расхода воздуха

При горении жидкого топлива горючими составляющими являются углерод, водород и сера. Для определения теоретического количества воздуха, необходимого для окисления горючих составляющих топлива записывают основные реакции их окисления:

При дальнейшем расчете необходимо учитывать, что для окисления 1 кг углерода требуется 22,4/12 = 1,867 м³/кг кислорода, для окисления 1 кг водорода требуется 22,4/2 = 5,6 м³/кг кислорода, а для окисления 1 кг серы требуется 22,4/32 = 0,7 м³/кг кислорода. Следует также учитывать, что в состав топлива уже входит некоторое количество кислорода, находящегося в соединении с

каким-либо из горючих элементов топлива. Поэтому кислород топлива уменьшает потребность в кислороде воздуха. Содержание кислорода в топливе равно:

22,4/32 = 0,7 м³/кг.

Таким образом, общее количество кислорода, необходимое для полного горения 1 кг топлива с учетом кислорода топлива равно:

м³/кг, (2.3)

где – процентные содержания компонентов топлива по рабочей массе.

По формуле (2.3):

м³/кг.

Поскольку кислород подается вместе с воздухом, полное количество воздуха, т.е. теоретический расход сухого воздуха для полного горения 1 кг топлива равно:

м³/кг, (2.4)

где k –отношение процентного содержания азота к кислороду;

– общее количество кислорода, необходимое для полного горения 1 кг топлива.

Для обычного не обогащенного кислородом воздуха отношение процентного содержания азота к кислороду принимают равным: k = 3,762.

Тогда теоретический расход сухого воздуха для полного горения 1 кг топлива по формуле (2.4) равен:

м³/кг.

Действительный расход воздуха для полного горения 1 кг топлива:

м³/кг, (2.5)

где L_т – теоретический расход сухого воздуха для полного горения 1 кг топлива;

α_в – коэффициент избытка воздуха.

Для определения действительно необходимого количества воздуха для полного сжигания топлива необходимо в зависимости от вида топлива, конструкции топливосжигающего устройства и температуры подогрева воздуха выбрать значение коэффициента избытка воздуха α_в [4]. По справочной таблице для жидкого топлива и топливосжигающего устройства – форсунки коэффициент избытка воздуха α_в = 1,15–1,35 [4]. Принимается α_в = 1,2.

Тогда действительный расход воздуха для полного горения 1 кг топлива по формуле (2.5):

м³/кг.